基于ENVImet的北京典型住宅區(qū)微氣候數(shù)值模擬分析

基于ENVImet的北京典型住宅區(qū)微氣候數(shù)值模擬分析一、本文概述隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城市微氣候問(wèn)題日益凸顯，對(duì)城市居民的生活環(huán)境和身體健康產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。作為中國(guó)的首都，北京的城市規(guī)劃和建設(shè)一直備受關(guān)注。住宅區(qū)作為城市的重要組成部分，其微氣候環(huán)境對(duì)于居民的居住體驗(yàn)和生活質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用。對(duì)北京典型住宅區(qū)的微氣候環(huán)境進(jìn)行深入研究，具有重要的理論和實(shí)踐意義。本文旨在利用ENVImet這一先進(jìn)的微氣候數(shù)值模擬工具，對(duì)北京典型住宅區(qū)的微氣候環(huán)境進(jìn)行數(shù)值模擬分析。ENVImet作為一款功能強(qiáng)大的三維微氣候模型，能夠充分考慮城市下墊面、建筑布局、植被覆蓋等多種因素對(duì)微氣候環(huán)境的影響，為城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。本文將首先介紹ENVImet模型的基本原理和模擬方法，包括模型的建立、參數(shù)設(shè)置、模擬過(guò)程等。選取北京典型住宅區(qū)作為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)地調(diào)查和數(shù)據(jù)分析，獲取住宅區(qū)的下墊面類(lèi)型、建筑布局、植被覆蓋等詳細(xì)信息，并構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)值模型。接著，利用ENVImet模型對(duì)住宅區(qū)的微氣候環(huán)境進(jìn)行數(shù)值模擬，分析住宅區(qū)內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速等微氣候要素的分布特征。根據(jù)模擬結(jié)果，提出優(yōu)化住宅區(qū)微氣候環(huán)境的建議和措施，為北京及其他城市的住宅區(qū)規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。本文的研究將有助于深入了解北京典型住宅區(qū)的微氣候環(huán)境特征，為城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，推動(dòng)城市的可持續(xù)發(fā)展。本文的研究方法和成果也可為其他城市的住宅區(qū)微氣候研究提供借鑒和參考。二、研究區(qū)域與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備本研究選取北京市內(nèi)一處典型住宅區(qū)作為研究區(qū)域，該住宅區(qū)位于城市中心地帶，具有一定的代表性。選擇此區(qū)域的原因在于其典型的城市住宅布局、綠化配置以及周邊環(huán)境，有利于探討城市微氣候的形成機(jī)制及影響因素。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備方面，首先通過(guò)實(shí)地調(diào)查和文獻(xiàn)資料的收集，獲取研究區(qū)域的詳細(xì)地理信息，包括建筑布局、綠化分布、道路狀況等。還收集了該區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等，以便進(jìn)行后續(xù)的數(shù)值模擬分析。為了更準(zhǔn)確地模擬研究區(qū)域的微氣候特征，采用了ENVImet這一先進(jìn)的微氣候模擬軟件。該軟件能夠綜合考慮地形、建筑、植被等多種因素對(duì)微氣候的影響，具有較高的模擬精度和實(shí)用性。在模擬過(guò)程中，根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，設(shè)置了合理的邊界條件和初始條件，確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)處理方面，采用了多種統(tǒng)計(jì)方法和可視化技術(shù)，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行深入的分析和討論。通過(guò)對(duì)模擬數(shù)據(jù)的整理和分析，可以更清晰地揭示研究區(qū)域微氣候的分布特征、變化規(guī)律及其影響因素，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和管理提供科學(xué)依據(jù)。本研究在選取典型住宅區(qū)作為研究區(qū)域的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)地調(diào)查、數(shù)據(jù)收集和軟件模擬等多種手段，為后續(xù)的微氣候數(shù)值模擬分析提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三、ENVImet模型構(gòu)建與參數(shù)設(shè)置在進(jìn)行基于ENVImet的北京典型住宅區(qū)微氣候數(shù)值模擬分析時(shí)，模型構(gòu)建與參數(shù)設(shè)置是至關(guān)重要的一步。ENVImet作為一種高效的微氣候模擬工具，能夠提供精確的空間氣象場(chǎng)模擬，為城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域提供有力支持。在模型構(gòu)建方面，我們首先根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，確定了模擬范圍和地形信息。為了更準(zhǔn)確地反映北京典型住宅區(qū)的微氣候特征，我們采用了高精度的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，并結(jié)合實(shí)地考察資料，對(duì)地形、建筑物布局、植被分布等進(jìn)行了詳細(xì)刻畫(huà)。同時(shí)，根據(jù)研究需要，設(shè)置了合理的網(wǎng)格分辨率和模型邊界條件，以確保模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。在參數(shù)設(shè)置方面，我們針對(duì)北京地區(qū)的氣候特點(diǎn)，選擇了合適的氣象參數(shù)和地表參數(shù)。氣象參數(shù)包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等，這些參數(shù)通過(guò)氣象觀測(cè)站獲取，并進(jìn)行預(yù)處理和分析，以滿足模型輸入要求。地表參數(shù)則主要考慮了土地利用類(lèi)型、植被覆蓋、地表反照率等因素，這些參數(shù)通過(guò)遙感影像和實(shí)地考察數(shù)據(jù)獲取，并進(jìn)行分類(lèi)和量化處理。為了更好地模擬住宅區(qū)內(nèi)的微氣候環(huán)境，我們還對(duì)模型中的建筑物參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)置。這包括建筑物的高度、材質(zhì)、窗墻比等，這些參數(shù)通過(guò)實(shí)地考察和資料收集獲得，并根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。在模型構(gòu)建與參數(shù)設(shè)置過(guò)程中，我們嚴(yán)格遵守了ENVImet的使用規(guī)范和要求，確保模擬結(jié)果的可靠性和有效性。我們還根據(jù)模擬過(guò)程中的實(shí)際情況和問(wèn)題，對(duì)模型進(jìn)行了不斷的優(yōu)化和調(diào)整，以提高模擬精度和效率。通過(guò)合理的模型構(gòu)建與參數(shù)設(shè)置，我們成功地構(gòu)建了基于ENVImet的北京典型住宅區(qū)微氣候數(shù)值模擬模型。這為后續(xù)的分析和研究提供了有力支持，也為類(lèi)似地區(qū)的微氣候模擬提供了有益參考。四、數(shù)值模擬結(jié)果與分析利用ENVImet軟件對(duì)北京典型住宅區(qū)的微氣候進(jìn)行了細(xì)致的數(shù)值模擬。通過(guò)設(shè)定不同的氣象條件、地形地貌、植被分布等參數(shù)，我們得到了住宅區(qū)內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等微氣候數(shù)據(jù)。模擬結(jié)果顯示，住宅區(qū)內(nèi)的微氣候分布呈現(xiàn)出明顯的空間差異，不同區(qū)域的氣候條件有所不同。從模擬結(jié)果來(lái)看，住宅區(qū)內(nèi)的溫度分布受到多種因素的影響。建筑布局、綠化植被以及地形等因素共同作用于住宅區(qū)的微氣候。在夏季，綠化植被較好的區(qū)域溫度較低，而建筑密集區(qū)域則溫度較高。冬季則相反，建筑密集區(qū)域由于熱島效應(yīng)，溫度相對(duì)較高。濕度分布同樣受到建筑布局和綠化植被的影響。綠化植被較好的區(qū)域，由于植物蒸騰作用，濕度相對(duì)較高。而建筑密集區(qū)域則由于空氣流動(dòng)受限，濕度相對(duì)較低。地形地貌也對(duì)濕度分布產(chǎn)生一定影響，低洼地區(qū)濕度相對(duì)較高。模擬結(jié)果顯示，住宅區(qū)內(nèi)的風(fēng)速與風(fēng)向分布較為復(fù)雜。建筑布局對(duì)風(fēng)速影響較大，建筑密集區(qū)域的風(fēng)速較低，而開(kāi)闊區(qū)域則風(fēng)速較高。風(fēng)向則受到地形和建筑布局的共同影響，呈現(xiàn)出多變的特點(diǎn)。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，我們提出以下優(yōu)化建議：一是加強(qiáng)住宅區(qū)內(nèi)的綠化植被建設(shè)，提高植被覆蓋率，以改善夏季微氣候條件；二是優(yōu)化建筑布局，減少建筑密集區(qū)域的熱島效應(yīng)；三是利用地形地貌特點(diǎn)，合理規(guī)劃住宅區(qū)內(nèi)的空間布局，以提高微氣候舒適度。通過(guò)數(shù)值模擬分析，我們深入了解了北京典型住宅區(qū)的微氣候分布特點(diǎn)及其影響因素。這為住宅區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)和微氣候改善提供了重要參考依據(jù)。未來(lái)，我們將繼續(xù)深入研究微氣候數(shù)值模擬方法和技術(shù)手段，為城市規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。五、影響因素與優(yōu)化策略基于ENVImet的北京典型住宅區(qū)微氣候數(shù)值模擬分析顯示，微氣候環(huán)境受到多種因素的影響。建筑布局、綠化植被、道路設(shè)計(jì)、下墊面材料以及氣象條件等因素均對(duì)住宅區(qū)內(nèi)的微氣候環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。建筑布局是影響住宅區(qū)微氣候的關(guān)鍵因素。建筑的高度、間距、朝向和形態(tài)等都會(huì)直接影響風(fēng)流的分布和太陽(yáng)輻射的接收情況。合理的建筑布局能夠有效地改善通風(fēng)效果，減少陰影區(qū)的產(chǎn)生，從而優(yōu)化微氣候環(huán)境。綠化植被在調(diào)節(jié)住宅區(qū)微氣候中發(fā)揮著重要作用。綠化植被能夠增加地表粗糙度，改善風(fēng)流結(jié)構(gòu)，降低空氣溫度，提高空氣濕度，并改善空氣質(zhì)量。增加綠地面積、合理配置植被種類(lèi)和密度是優(yōu)化住宅區(qū)微氣候的有效手段。道路設(shè)計(jì)也是影響微氣候的重要因素。道路的寬度、走向和鋪裝材料等都會(huì)對(duì)風(fēng)流和溫度分布產(chǎn)生影響。合理的道路設(shè)計(jì)能夠有效地減少熱島效應(yīng)，提高通風(fēng)效果。下墊面材料對(duì)微氣候的影響也不容忽視。不同的下墊面材料對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和反射能力不同，從而影響地表溫度和空氣溫度。選擇反射率高、熱傳導(dǎo)性好的下墊面材料，可以有效地降低地表溫度，改善微氣候環(huán)境。氣象條件也是影響住宅區(qū)微氣候的重要因素。風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度等氣象條件的變化都會(huì)對(duì)住宅區(qū)內(nèi)的微氣候環(huán)境產(chǎn)生影響。在進(jìn)行住宅區(qū)微氣候數(shù)值模擬分析時(shí)，需要充分考慮氣象條件的影響。針對(duì)上述影響因素的分析，提出以下優(yōu)化策略以改善北京典型住宅區(qū)的微氣候環(huán)境：（1）優(yōu)化建筑布局：通過(guò)合理調(diào)整建筑的高度、間距、朝向和形態(tài)等，改善通風(fēng)效果，減少陰影區(qū)的產(chǎn)生。同時(shí)，注重建筑與自然環(huán)境的融合，打造宜居的居住環(huán)境。（2）增加綠化植被：通過(guò)增加綠地面積、合理配置植被種類(lèi)和密度等措施，提高綠化覆蓋率，發(fā)揮綠化植被在調(diào)節(jié)微氣候中的重要作用。同時(shí)，注重綠化的多樣性和景觀性，提升住宅區(qū)的整體品質(zhì)。（3）優(yōu)化道路設(shè)計(jì)：通過(guò)合理調(diào)整道路的寬度、走向和鋪裝材料等，減少熱島效應(yīng)，提高通風(fēng)效果。同時(shí)，注重道路的交通功能和景觀功能的平衡，打造舒適便捷的交通環(huán)境。（4）選擇適宜的下墊面材料：在選擇下墊面材料時(shí)，充分考慮其反射率和熱傳導(dǎo)性等因素，選擇反射率高、熱傳導(dǎo)性好的材料，以降低地表溫度，改善微氣候環(huán)境。（5）充分考慮氣象條件的影響：在進(jìn)行住宅區(qū)微氣候數(shù)值模擬分析時(shí)，充分考慮風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度等氣象條件的影響，為優(yōu)化策略的制定提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)綜合考慮多種影響因素并采取相應(yīng)的優(yōu)化策略，可以有效地改善北京典型住宅區(qū)的微氣候環(huán)境，提高居民的居住舒適度和生活質(zhì)量。六、結(jié)論與展望本研究采用ENVImet軟件對(duì)北京典型住宅區(qū)的微氣候進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，得出了一系列有益的結(jié)論。通過(guò)對(duì)住宅區(qū)內(nèi)部不同位置、不同高度的氣象參數(shù)模擬，揭示了住宅區(qū)內(nèi)部微氣候的復(fù)雜性和多樣性。研究發(fā)現(xiàn)建筑布局、綠化配置和地形地貌等因素對(duì)住宅區(qū)微氣候具有顯著影響，這為優(yōu)化住宅區(qū)微氣候環(huán)境提供了理論依據(jù)。本研究還提出了改善住宅區(qū)微氣候環(huán)境的具體措施，如優(yōu)化建筑布局、增加綠地面積、合理設(shè)置通風(fēng)道等，這些措施對(duì)于提高住宅區(qū)居民的生活質(zhì)量和健康水平具有重要意義。隨著城市化進(jìn)程的加速，住宅區(qū)微氣候問(wèn)題日益凸顯，因此本研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣泛的應(yīng)用前景。未來(lái)，可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)一步深入研究：可以擴(kuò)大研究范圍，對(duì)不同類(lèi)型的住宅區(qū)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，以揭示微氣候的普遍規(guī)律和特殊性問(wèn)題；可以進(jìn)一步探索微氣候與人體健康的關(guān)系，為改善住宅區(qū)居民生活質(zhì)量提供更為科學(xué)的依據(jù)；可以研究智能調(diào)控技術(shù)在住宅區(qū)微氣候優(yōu)化中的應(yīng)用，如通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)住宅區(qū)微氣候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能調(diào)控。住宅區(qū)微氣候數(shù)值模擬分析是一個(gè)值得深入研究的課題，其研究成果將為城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域提供有益的參考和借鑒。參考資料：三峽水庫(kù)作為世界上最大的水利工程，其建設(shè)和運(yùn)行對(duì)周邊地區(qū)的氣候產(chǎn)生了顯著影響。這些影響不僅關(guān)系到生態(tài)環(huán)境，也影響到農(nóng)業(yè)、工業(yè)和居民生活等多個(gè)方面。對(duì)三峽水庫(kù)對(duì)區(qū)域氣候的影響進(jìn)行深入研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將通過(guò)數(shù)值模擬的方法，分析三峽水庫(kù)對(duì)區(qū)域氣候的具體影響。數(shù)值模擬是一種基于數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)物理過(guò)程進(jìn)行模擬和分析的方法。在本研究中，我們采用了氣象和氣候模型（如WRF和CLM）來(lái)模擬和分析三峽水庫(kù)對(duì)區(qū)域氣候的影響。這些模型能夠考慮地形、水體、植被等多種因素，從而更準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況。對(duì)氣溫的影響：研究結(jié)果表明，三峽水庫(kù)的建設(shè)使得周邊地區(qū)的夏季平均氣溫下降了約5℃，冬季平均氣溫上升了約1℃。這主要是因?yàn)樗畮?kù)的建設(shè)改變了地表能量平衡，從而影響了氣溫。對(duì)降水的影響：數(shù)值模擬分析表明，三峽水庫(kù)的建設(shè)使得周邊地區(qū)的年降水量有所增加，特別是在夏季。這可能是因?yàn)樗畮?kù)的建設(shè)改變了地表徑流，從而影響了降水。對(duì)風(fēng)速的影響：研究發(fā)現(xiàn)，三峽水庫(kù)的建設(shè)對(duì)風(fēng)速的影響較小，但仍然存在一定的趨勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，水庫(kù)建設(shè)使得周邊地區(qū)的夏季平均風(fēng)速略有下降，冬季平均風(fēng)速略有上升。通過(guò)數(shù)值模擬分析，我們發(fā)現(xiàn)三峽水庫(kù)的建設(shè)對(duì)區(qū)域氣候產(chǎn)生了顯著影響。這些影響包括氣溫、降水和風(fēng)速的變化。這些變化可能會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)和居民生活等方面產(chǎn)生影響。在未來(lái)的研究中，我們需要更深入地探討這些影響，并尋求合理的應(yīng)對(duì)策略。我們也意識(shí)到數(shù)值模擬分析仍然存在一定的局限性。例如，模型參數(shù)的不確定性、氣象數(shù)據(jù)的精度問(wèn)題等都可能影響到模擬結(jié)果的可信度。未來(lái)我們需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善數(shù)值模擬方法，以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。隨著城市化的快速發(fā)展，城市環(huán)境的微氣候問(wèn)題日益凸顯。為了改善小區(qū)環(huán)境，提升居民生活質(zhì)量，綠化改造成為了一種重要的城市規(guī)劃手段。本文旨在通過(guò)ENVImet模擬工具，探討不同綠化改造方案對(duì)小區(qū)微氣候環(huán)境的影響，為城市規(guī)劃者和居民提供參考。已有研究表明，綠化改造對(duì)小區(qū)微氣候環(huán)境具有顯著影響。植被的蒸騰作用可以降低空氣溫度，提高空氣濕度，緩解熱島效應(yīng)。植物能夠吸收太陽(yáng)輻射，降低地表溫度，改善小區(qū)微氣候。目前對(duì)于不同綠化改造方案的研究仍不足，尤其是缺乏基于模擬工具的定量研究。本研究旨在通過(guò)ENVImet模擬工具，對(duì)不同綠化改造方案進(jìn)行建模分析，以探究其對(duì)小區(qū)微氣候環(huán)境的影響，為城市規(guī)劃和居民生活提供指導(dǎo)。本研究使用ENVImet模擬工具進(jìn)行建模分析。收集小區(qū)的地理信息和氣象數(shù)據(jù)，作為模擬的基礎(chǔ)。根據(jù)不同的綠化改造方案，設(shè)置相應(yīng)的植被類(lèi)型和布局。通過(guò)參數(shù)化設(shè)置，控制模擬的時(shí)間和空間尺度。對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)比不同綠化改造方案對(duì)小區(qū)微氣候環(huán)境的影響。通過(guò)ENVImet模擬工具的分析，我們得到了不同綠化改造方案對(duì)小區(qū)微氣候環(huán)境的影響數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：增加植被覆蓋率可以降低小區(qū)內(nèi)的氣溫和濕度，同時(shí)減少太陽(yáng)輻射的吸收，緩解熱島效應(yīng)。植被的蒸騰作用可以提高空氣濕度，但不同植被類(lèi)型的蒸騰作用存在差異。喬木的蒸騰作用較強(qiáng)，灌木次之，草坪較弱。綠化改造對(duì)小區(qū)風(fēng)場(chǎng)有較大影響。植被可以阻礙氣流，減小風(fēng)速，從而影響小區(qū)的通風(fēng)狀況。本研究通過(guò)ENVImet模擬工具分析了不同綠化改造方案對(duì)小區(qū)微氣候環(huán)境的影響，得出以下增加植被覆蓋率對(duì)小區(qū)微氣候環(huán)境具有積極影響，可以降低氣溫、提高濕度、緩解熱島效應(yīng)。不同植被類(lèi)型的蒸騰作用存在差異，喬木的蒸騰作用較強(qiáng)，灌木次之，草坪較弱。因此在選擇植被類(lèi)型時(shí)，應(yīng)考慮其對(duì)微氣候環(huán)境的影響。綠化改造對(duì)小區(qū)風(fēng)場(chǎng)有影響，可以阻礙氣流、減小風(fēng)速。這種影響在實(shí)際規(guī)劃中需要合理權(quán)衡，以兼顧改善微氣候和保障小區(qū)通風(fēng)。在本研究中，我們只考慮了單一的綠化改造方案。在未來(lái)的研究中，可以嘗試更多的組合方案，以找出更優(yōu)的微氣候環(huán)境改善策略。我們只對(duì)小區(qū)的微氣候環(huán)境進(jìn)行了模擬分析，未涉及居民的感受和滿意度等主觀因素。在未來(lái)的研究中，可以通過(guò)實(shí)地調(diào)查和問(wèn)卷等方式，將居民的感受納入研究范圍。本研究使用的ENVImet模擬工具雖然已經(jīng)相對(duì)成熟，但在某些細(xì)節(jié)方面可能還需要進(jìn)一步優(yōu)化。希望未來(lái)的研究能夠借助更加精確的模型和數(shù)據(jù)，為綠化改造提供更有針對(duì)性的指導(dǎo)。氣候數(shù)值模擬（Theweathernumberimitate）可以概括為在實(shí)驗(yàn)室里一定的控制條件下模擬自然界的氣候狀況，以及根據(jù)控制氣候及其變化的基本物理定律，建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模式，在一定的初始條件和邊界條件下進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，求得氣候及其變化的圖像。氣候主要與相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)象有關(guān)，從幾年到十幾年或者更長(zhǎng)的時(shí)間。描述一個(gè)時(shí)期的氣候涉及對(duì)適當(dāng)?shù)奶鞖庖卦谠摃r(shí)段內(nèi)進(jìn)行平均（例如溫度和降水），同時(shí)還要加上這些變量的統(tǒng)計(jì)變化。在考慮人類(lèi)活動(dòng)，例如等對(duì)氣候的影響時(shí)，必須對(duì)幾十年乃至1~2個(gè)世紀(jì)時(shí)段內(nèi)的氣候提前作出預(yù)測(cè)。由于我們生活在大氣中，因此通常用于描述氣候的量的指標(biāo)主要是與大氣有關(guān)的量,但是氣候不能光用大氣的量來(lái)描述。大氣過(guò)程是緊密地與海洋聯(lián)系的，同時(shí)它們也與陸面相互作用耦合，大氣還同地球的其他部分耦合在一起，例如被冰覆蓋的部分(冰雪圈)、植被及陸地和海洋中的其他生物系統(tǒng)(生物圈)，這5個(gè)分量——大氣、海洋、陸地、冰雪圈和生物圈一起組成了整個(gè)氣候系統(tǒng)。由于氣候現(xiàn)象非常復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)室模擬有很大的局限性。隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展，數(shù)值模擬已經(jīng)成為定量研究氣候及其變化的主要方法。氣候數(shù)值模擬的雛型是20世紀(jì)50年代開(kāi)始應(yīng)用的。從60年代以后，各種形式的數(shù)值模式紛紛出現(xiàn)，如直接積分流體力學(xué)和熱力學(xué)方程組的大氣環(huán)境模式，根據(jù)能量平衡原理模擬大氣熱狀況的能量平衡模式，還有把大氣運(yùn)動(dòng)當(dāng)作隨機(jī)過(guò)程處理的隨機(jī)模式和隨機(jī)、動(dòng)力相結(jié)合的模式等。模式由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由模擬氣候的平衡態(tài)發(fā)展到對(duì)氣候演變過(guò)程的模擬。從70年代以來(lái)，氣候數(shù)值模擬的研究取得了初步的試驗(yàn)結(jié)果。例如由模式計(jì)算出的大氣和海洋主要?dú)夂蛞氐姆植技捌浼竟?jié)變化，與實(shí)況相比，在許多方面是一致的。在人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氣候的影響的估計(jì)和極冰的反饋?zhàn)饔玫确矫?，也得出了有意義的結(jié)果。還發(fā)展了氣候?qū)Ω黝?lèi)模式和各種物理因子變化的敏感性試驗(yàn)和次網(wǎng)格物理過(guò)程的參數(shù)化研究。通過(guò)建立起氣候數(shù)值模式，并將其對(duì)照當(dāng)前和過(guò)去的氣候進(jìn)行驗(yàn)證，它就可以